Fuvest 2017 No início do século XX, Pierre Curie e colaboradores, em uma experiência

No início do século XX, Pierre Curie e colaboradores, em uma experiência para determinar características do recém descoberto elemento químico rádio, colocaram uma pequena quantidade desse material em um calorímetro e verificaram que 1,30 grama de água líquida ia do ponto de congelamento ao ponto de ebulição em uma hora. A potência média liberada pelo rádio nesse período de tempo foi, aproximadamente,

a) 0,06 W

b) 0,10 W

c) 0,14 W

d) 0,18 W

e) 0,22 W

Note e adote: Calor específico da água: 1 cal/(g oC) 1 cal = 4 J Temperatura de congelamento da água: 0 oC Temperatura de ebulição da água: 100 oC Considere que toda a energia emitida pelo rádio foi absorvida pela água e empregada exclusivamente para elevar sua temperatura.

Tags – Física, calorimetria, calorímetro, calor sensível, potência, radiação, radioatividade.

Resolução

Como pedido pelo enunciado, devemos considerar que toda a energia emitida pelo rádio foi empregada exclusivamente para elevar a temperatura da água, portanto calor sensível. Para o cálculo do calor sensível podemos utilizar a Equação Fundamental da Calorimetria que diz que a quantidade de calor sensível (Q) é igual ao produto de sua massa (m), da variação da temperatura (ΔT) e do calor específico (c – dependente da composição do corpo).

Q = m.c.ΔT

Substituindo pelos dados do problema:

E_rádio = Q = 1,3g . 1 cal/(g.ºC) . (100ºC – 0ºC) = 130 cal = 130 . 4 J = 520 J

Como o enunciado nos pede a potência, devemos dividir a energia emitida pelo tempo da emissão em segundos:

P_rádio = E_rádio / Δt = 520 J/60.60 s ≈ 0,14 W

Alternativa C.